專利名稱：抗蝕圖增厚材料、抗蝕圖及其形成工藝以及半導(dǎo)體器件及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抗蝕圖增厚材料，將其用到ArF抗蝕劑形成的抗蝕圖上以增厚抗蝕劑，可形成超過曝光設(shè)備的光源曝光極限的精細圖形，還可以提高抗蝕圖的抗蝕性；本發(fā)明還涉及可用ArF受激準(zhǔn)分子激光器等形成的抗蝕圖，它具有精細結(jié)構(gòu)，以及出色的抗蝕性；本發(fā)明涉及形成該抗蝕圖的有效工藝；還涉及具有由該抗蝕圖形成的精細圖形的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的有效工藝。
背景技術(shù)：
最近，半導(dǎo)體集成電路高度集成。實現(xiàn)了LSI和VLSI。因此，布線圖現(xiàn)在已達到了低于0.2μm的量級，最小圖形已達到0.1μm或更低。為了形成精細布線圖，發(fā)展光刻技術(shù)就變得很重要，光刻指的是下面這些步驟用抗蝕膜覆蓋薄膜形成的處理襯底，在選擇曝光之后通過顯影形成抗蝕圖，利用該抗蝕圖作為掩模進行干法腐蝕。之后，通過移除抗蝕圖獲得所要圖形也很重要。
為了形成精細布線圖，必須縮短曝光設(shè)備的光源波長，并研究具有基于光源特性的高分辨率的抗蝕材料。然而，為了縮短曝光設(shè)備上光源的波長，更新曝光設(shè)備是必不可少的，這導(dǎo)致費用相當(dāng)?shù)纳仙?。研究適合于短波長曝光的抗蝕材料也不很容易。
制造半導(dǎo)體器件的工藝包括首先用抗蝕圖形成精細圖形，然后好好地使用該抗蝕圖和掩模。因此，抗蝕圖要有出色的抗蝕性。然而，最新的技術(shù)——ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光器曝光——卻有這樣的問題用在曝光中的抗蝕圖在抗蝕性方面不理想?？梢允褂肒rF(氟化氪)抗蝕劑，但是KrF抗蝕劑有時在下面這樣的情形中又不具有足夠的抗腐蝕能力惡劣的腐蝕條件、厚的處理層、形成精細圖形以及薄的抗蝕劑厚度。需要一種技術(shù)來形成抗蝕性能出色的抗蝕圖，并利用該抗蝕圖形成精細圖形。
在日本專利申請?zhí)卦S公開No.10-73927中說明了稱作RELACS的技術(shù)，其中通過使用KrF(氟化氪)受激準(zhǔn)分子激光器(波長248nm)的深紫外線光束作為抗蝕劑的曝光光源。該技術(shù)包括通過采用KrF(氟化氪)受激準(zhǔn)分子激光器(波長248nm)作為曝光光源曝光抗蝕劑(正型或負型)來形成抗蝕圖、提供通過采用水溶性樹脂合成物以覆蓋抗蝕圖的薄膜、通過使用在抗蝕圖的材料中的殘留酸液使該薄膜與接觸面上的抗蝕圖相互作用以增厚(下文也常稱為膨脹)抗蝕圖，從而縮短抗蝕圖之間的距離以形成精細圖形。
然而，在該情形中，KrF(氟化氪)抗蝕劑為芳香樹脂合成物，諸如多羥基苯乙烯、萘醌二嗪農(nóng)等。由于芳香樹脂合成物中的芳香環(huán)吸收ArF受激準(zhǔn)分子激光，ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光無法穿透KrF抗蝕劑。因此，波長短于KrF受激準(zhǔn)分子激光的ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光不能用作曝光光源。
從形成精細布線圖的觀點來看，優(yōu)選的，也可使用ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光。
因此，在構(gòu)圖時利用ArF(氟化氬)受激準(zhǔn)分子激光作為曝光器件光源以便以低成本形成具有出色抗蝕性的精細圖形的技術(shù)還沒有給出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種能以低成本形成精細圖形的抗蝕圖增厚材料，通過應(yīng)用該抗蝕圖增厚材料，可超過曝光設(shè)備的光源曝光極限，提高抗蝕圖的抗蝕性。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種可利用ArF受激準(zhǔn)分子激光器構(gòu)圖的抗蝕圖，它具有精細結(jié)構(gòu)，且具有出色的抗蝕性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠利用ArF受激準(zhǔn)分子激光作為曝光光源，以出色的批量生產(chǎn)能力形成抗蝕圖，并用低成本、簡易且提高了抗蝕性的抗蝕圖超過光源曝光極限形成精細圖形的工藝。
本發(fā)明還有一個目的就是提供一種通過抗蝕圖形成具有精細圖形的高性能半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，或者它含有部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂和交聯(lián)劑。
當(dāng)抗蝕圖增厚材料涂覆到抗蝕圖上時，在所涂覆的抗蝕圖增厚材料中，靠近抗蝕圖界面的部分滲入抗蝕圖并與抗蝕圖的材料交聯(lián)(混合)?？刮g圖增厚材料表現(xiàn)出對抗蝕圖很好的親和力。因此，在抗蝕圖(抗蝕圖增厚材料有效地增厚了抗蝕圖)表面有效地形成了表面層(混合層)，在表面層處，抗蝕圖增厚材料結(jié)合(混合)到抗蝕圖中。
由于表面層由抗蝕圖增厚材料形成，且包含具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，抗蝕圖中的表面層具有出色的抗蝕性。結(jié)果，所形成的抗蝕圖(此后稱作“抗蝕圖”)已經(jīng)被抗蝕圖增厚材料所增厚，抗蝕圖所形成的圖形具有更精細的結(jié)構(gòu)，超過了曝光極限。
本發(fā)明的抗蝕圖含有在要增厚的抗蝕圖之上的一個表面層，在相同條件下，表面層與該抗蝕圖的腐蝕速率(nm/s)之比(要增厚的抗蝕圖/表面層)為1.1或更大?？刮g圖可利用ArF受激準(zhǔn)分子激光器作為曝光光源來形成。由于該抗蝕圖具有高抗蝕性表面層，它適用于腐蝕工藝，并適用于形成精細圖形。
本發(fā)明形成抗蝕圖的工藝包括涂覆本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料以在形成要增厚的抗蝕圖之后覆蓋要增厚的抗蝕圖的表面的步驟。當(dāng)抗蝕圖增厚材料被涂覆到要增厚的抗蝕圖上時，在所涂覆的抗蝕圖增厚材料中，靠近抗蝕圖界面的部分滲入要增厚的抗蝕圖并與抗蝕圖的材料交聯(lián)(混合)。因此，抗蝕圖增厚材料結(jié)合到要增厚的抗蝕圖中(形成混合層)。表面層由抗蝕圖增厚材料形成，且包含具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，所以表面層具有出色的抗蝕性。這樣形成的抗蝕圖已被抗蝕圖增厚材料所增厚。因此，抗蝕圖所形成的圖形具有更精細的結(jié)構(gòu)，超過了曝光極限。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包含由本發(fā)明的抗蝕圖所形成的圖形。
由于該半導(dǎo)體激光器具有由該抗蝕圖所形成的精細圖形，所以它具有高質(zhì)量和高性能。
本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的工藝包括形成抗蝕圖的步驟，該步驟在底層上形成要增厚的抗蝕圖之后，用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料覆蓋要增厚的抗蝕圖表面來增厚要增厚的抗蝕圖以形成該抗蝕圖；該工藝還包括利用形成抗蝕圖的步驟中所形成的增厚抗蝕圖作為掩模通過腐蝕對底層進行構(gòu)圖的步驟。
在制造半導(dǎo)體器件的工藝中，在要增厚的抗蝕圖形成在底層上之后，抗蝕圖增厚材料被涂覆到要增厚的抗蝕圖上。靠近要增厚的抗蝕圖界面的抗蝕圖增厚材料滲入要增厚的抗蝕圖并與抗蝕圖材料交聯(lián)。因此，在要增厚的抗蝕圖上形成與要增厚的抗蝕圖結(jié)合的表面層。由于表面層(混合層)由抗蝕圖增厚材料形成并包含具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物和至少部分具有換裝結(jié)構(gòu)的樹脂，所以最終的抗蝕圖中的表面層具有出色的抗蝕性，可適合于腐蝕工藝等。由于最終的抗蝕圖被抗蝕圖增厚材料增厚，由該抗蝕圖所形成的圖形的間距比由增厚前的抗蝕圖所形成的間距更小(更精細)，到抗蝕圖增厚材料增厚部分的程度。該抗蝕圖所形成的更精細圖形超過了光源的曝光極限。
通過腐蝕掉具有出色抗蝕性的抗蝕圖掩模，對內(nèi)層進行了精細構(gòu)圖。
結(jié)果，可以有效地形成具有極其精細圖形的半導(dǎo)體器件。


圖1A至1C為示出通過使用根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料的抗蝕圖的增厚機制的示意圖。
圖2A至2E為示出根據(jù)本發(fā)明形成抗蝕圖的工藝的某一實施例的示意圖。
圖3A和3B為一FLASH EPROM的上表面圖，它是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個實施例。
圖4A至4C為示出FLASH EPROM的制造工藝的示意剖面圖(1)，該工藝為根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的工藝的一個實施例。
圖5D至5F為示出FLASH EPROM的制造工藝的示意剖面圖(2)，該工藝為根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的工藝的一個實施例。
圖6G至6I為示出FLASH EPROM的制造工藝的示意剖面圖(3)，該工藝為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造工藝的一個實施例。
圖7A至7C為示出FLASH EPROM制造工藝的示意剖面圖，該工藝是根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的工藝的另一實施方案。
圖8A至8C為示出FLASH EPROM制造工藝的示意剖面圖，該工藝是根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的工藝的另一實施方案。
圖9A至9D為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖10為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的工藝(1)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖11為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的工藝(2)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖12為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的工藝(3)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖13為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的工藝(4)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖14為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的工藝(5)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖15為示出抗蝕圖用于制造磁頭的某一應(yīng)用實施例的工藝(6)的示意剖面圖，該抗蝕圖使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料增厚。
圖16為示出在圖10-15的工藝中制造的磁頭的一個實施例的平面圖。
具體實施例方式
(抗蝕圖增厚材料)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料為水溶性或堿溶性合成物，適用于水溶液中。這些合成物可存在于膠溶液中、乳溶液中，等等。
本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料的優(yōu)選實施例包括第一和第二實施方案。
第一實施方案的抗蝕圖增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，進一步含有表面活化劑、有機溶劑以及其它根據(jù)需要的成分。樹脂可部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
第二實施方案的抗蝕圖增厚材料含有交聯(lián)劑和部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。該抗蝕圖增厚材料進一步含有樹脂、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物、非離子表面活化劑、有機溶劑和其它組分。
-樹脂-對樹脂沒有特別限制，可根據(jù)用途適當(dāng)選用。然而，優(yōu)選實施例包括水溶性樹脂和堿溶性樹脂。更優(yōu)選的實施例包括能引起交聯(lián)反應(yīng)的樹脂，或能與交聯(lián)劑混合的樹脂。這些樹脂可單獨使用，也可兩種或多種混合使用。
當(dāng)樹脂為水溶性樹脂時，其水溶度在25℃下優(yōu)選的在水中為0.1g或更大，更優(yōu)選的在水中為0.3g或更大，特別更優(yōu)選的在水中為0.5g或更大。
水溶性樹脂的實施例包括聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯砒硌烷酮、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烷、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯胺、聚芳基胺、呃唑啉基-含水溶性樹脂、水溶性三聚氰胺樹脂、水溶性尿素樹脂、醇酸樹脂、磺胺樹脂，等。
當(dāng)樹脂為堿溶性的時，其堿溶度在25℃下優(yōu)選的在2.38％(質(zhì)量百分比)的氫氧化四甲銨(TMAH)水溶液中為0.1g或更大，更優(yōu)選的在TMAH中為0.3g或更大，特別優(yōu)選的在TMAH中為0.5g或更大。
堿溶性樹脂的實施例包括酚醛清漆樹脂、乙烯基-苯基樹脂、聚丙烯酸、聚甲基丙稀酸(polymethaacryl acid)、聚p-羥苯基丙烯酸脂(poly p-hydroxyphenylacrylate)、聚p-羥苯基甲基丙烯酸酯(polyp-hydroxyphenylmethacrylate)，它們的共聚物，等。
其中優(yōu)選使用聚乙烯醇、聚乙烯醇縮乙醛和聚乙酸乙烯酯。在本發(fā)明中，樹脂優(yōu)選地含有聚乙烯醇縮乙醛，并且更優(yōu)選含有5％(質(zhì)量百分比)至40％(質(zhì)量百分比)聚乙烯醇縮乙醛，因為通過交聯(lián)容易改變?nèi)芙舛取?br> 在本發(fā)明中，在抗蝕圖增厚材料涉及第一實施方案的情形中，樹脂可部分含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。涉及第二實施方案的抗蝕圖增厚材料主要包括部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，并可進一步包含該樹脂。環(huán)狀結(jié)構(gòu)的實施例并沒有特別限制，可根據(jù)用途進行優(yōu)選。實施例可從芳香族化合物、脂環(huán)化合物和雜環(huán)化合物中選取。
芳香族化合物的實施例包括多價苯酚化合物、聚苯酚化合物、芳香聚苯酚化合物、芳香羧基化合物、過氧化氫萘化合物(perhydroxynaphthalene compound)、苯甲酮化合物、類黃酮化合物、撲菲堿(porphine)、水溶性苯氧基樹脂、含芳香水溶性色素(aromatic-containing water-soluble pigment)，它們的衍生物和配糖物，等。它們可單獨使用，也可兩種或多種混合使用。
多價苯酚化合物的實施例包括間笨二酚、[4]芳香烴間笨二酚(resorcin[4]arene)、焦酚、五倍子酸，它們的衍生物和配糖物，等。
聚苯酚化合物及其衍生物的實施例包括鄰苯二酚、花色素(花葵素型(pelargonidine type)(4’-羥基)、氰型(cyanidin type)(3’，4’-二羥基)、翠雀苷型(delphinidin type)(3’，4’，5’-三羥基)、去氧黃酮-3，4-二醇、proantocyanidin，它們的衍生物和配糖物，等。
芳香羧基化合物及其衍生物的實施例包括水楊酸、鄰苯二甲酸、二羧基苯甲酸、丹寧酸，它們的衍生物和配糖物，等。
過氧化氫萘化合物(perhydroxy naphthalene compound)及其衍生物的實施例包括萘二醇、萘三醇，它們的衍生物和配糖物，等。
苯甲酮化合物及其衍生物的實施例包括茜素黃A，其衍生物和配糖物，等。
類黃酮化合物及其衍生物的實施例包括黃酮、異黃酮、黃烷醇、二氫黃酮、黃酮醇、黃烷-3-醇、aurone、查耳酮、二氫查耳酮、櫟皮酮，它們的衍生物和配糖物，等。
脂環(huán)化合物的實施例包括聚環(huán)烷、環(huán)烷、濃縮環(huán)(condensedring)，它們的衍生物和配糖物，等。它們可單獨使用，也可兩種或多種混合使用。
聚環(huán)烷的實施例包括降莰烷、金剛烷、norpinane、sterane，等。
環(huán)烷的實施例包括環(huán)戊烷、環(huán)己胺，等。
濃縮環(huán)的實施例包括類固醇等。
雜環(huán)化合物的合適實施例包括含氮環(huán)狀化合物，像吡咯烷、吡啶、咪唑、惡唑、morphorine、吡咯烷酮等；含氧環(huán)狀化合物，像呋喃、吡喃、多糖(包括戊糖、己醣)等。
在樹脂和部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂中，從該樹脂的水溶性或堿溶性中至少有一個出色的角度來考慮，優(yōu)選的樹脂或部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂應(yīng)具有兩個或更多個極性基。
極性基的實施例并沒有特別的限制，可根據(jù)目的而選擇。合適的實施例包括羥基、氰基、烷氧基(alkoxyl group)、羧基、羰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、羥烷基、磺酰基、氫基(hydride group)、內(nèi)酯基、氰酸基、異氰酸基、甲酮基，等。在那些極性基中，更合適的實施例包括羥基、羧基、羰基、氨基、磺?；?。
當(dāng)樹脂含有部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物時，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的剩余部分可根據(jù)目的來選擇，只要它是水溶性的或堿溶性的。實施例包括水溶性樹脂，像聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛等；堿溶性樹脂，像酚醛清漆樹脂、乙烯基-苯基樹脂等。
當(dāng)樹脂部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)時，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的mol含量沒有特別的限制，可根據(jù)目的進行選擇。如果樹脂需要高的抗蝕性，則mol含量優(yōu)選的為5mol％或更大，更優(yōu)選地，為10mol％或更大。
mol含量可通過，例如，NMR等進行測量。
抗蝕圖增厚材料中樹脂的mol含量可根據(jù)目的適當(dāng)?shù)卮_定。盡管會隨類型而改變，交聯(lián)劑、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物以及表面活化劑的含量可根據(jù)目的而選擇。
-交聯(lián)劑-交聯(lián)劑并沒有特別的限制，可根據(jù)目的選擇任一種。優(yōu)選水溶性或堿溶性交聯(lián)劑。也可優(yōu)選能通過熱或酸而交聯(lián)的那些。適當(dāng)?shù)膶嵤├ò被徒宦?lián)劑等。
氨基型交聯(lián)劑的適當(dāng)?shù)膶嵤├ㄈ矍璋费苌?、尿素衍生物、uril衍生物，等。這些可以單獨或組合使用。
尿素衍生物的實施例包括尿素、烷氧基亞甲基尿素、N-烷氧基亞甲基尿素、環(huán)亞乙基脲、環(huán)亞乙基脲羧酸，它們的衍生物等。
三聚氰胺衍生物的實施例包括烷氧甲基三聚氰胺及其衍生物等。
uril衍生物的實施例包括苯胍胺、glycouril，它們的衍生物等。
盡管抗蝕圖增厚材料中交聯(lián)劑的含量隨類型、含量等而改變，它可根據(jù)目的而適當(dāng)?shù)剡x擇，含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物的樹脂和表面活化劑不能不加選擇地進行調(diào)整。
-具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物-具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物的實施例可以是化合物或樹脂。更優(yōu)選地，那些樹脂或化合物可是水溶性的或堿溶性的。由于本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，它可能顯著提高增厚抗蝕圖的抗蝕性。
如果具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物是水溶性的，優(yōu)選的水溶性為在25℃水中0.1g或更多至100g，或更優(yōu)選地為在25℃水中0.3g或更多至100g，特別優(yōu)選地為在25℃水中0.5g或更多至100g。
當(dāng)具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物為堿溶性的時，優(yōu)選的堿溶性為在25℃的2.38％氫氧化四甲銨溶液中0.1g或更大，更優(yōu)選地為25℃的2.38％氫氧化四甲銨溶液中0.3g或更大，特別優(yōu)選地為25℃的2.38％氫氧化四甲銨溶液中0.5g或更大。
具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物的實施例包括芳香族化合物、脂環(huán)化合物、雜環(huán)化合物，等。那些化合物的特殊實施例已在上面示出。
在那些具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物中，從該化合物的水溶性或堿溶性出色的角度來考慮，該具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物優(yōu)選地有兩個或更多個極性基，更優(yōu)選地有3個或更多個極性基，特別優(yōu)選地有4個或更多個極性基。
極性基沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)?shù)剡x擇任一極性基，包括羥基、氰基、烷氧基(alkoxyl group)、羧基、羰基、氨基、酰胺基、烷氧羰基、羥烷基、磺?；?、氫基(hydride group)、內(nèi)酯基、氰酸基、異氰酸基、甲酮基，等。其中，合適的實施例包括羥基、羧基、羰基、氨基、磺?；?br> 當(dāng)具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物為樹脂時，樹脂中具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物的mol含量沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)?shù)剡x擇。如果該樹脂需要高的抗蝕性，那么這個含量優(yōu)選地為5mol％或更大，更優(yōu)選地為10mol％或更大。mol含量可用NMR等進行測量。
抗蝕圖增厚材料中具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物的含量可根據(jù)樹脂、交聯(lián)劑、表面活化劑等的類型和含量而適當(dāng)?shù)卮_定。
-表面活化劑-當(dāng)抗蝕圖增厚材料與涂覆在抗蝕圖增厚材料上的抗蝕圖(例如，ArF抗蝕圖)的親合性不足時，可適當(dāng)采用表面活化劑。當(dāng)在抗蝕圖增厚材料中含有表面活化劑時，在出色的平面一致性的狀態(tài)下抗蝕圖可被有效增厚以有效地、均勻地形成精細圖形，并且可以有效地抑制抗蝕圖增厚材料的泡沫。
對表面活化劑沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任一表面活化劑，包括非離子表面活化劑、陽離子表面活化劑、陰離子表面活化劑、兩性電解質(zhì)表面活化劑、硅樹脂型表面活化劑等。這些可以單獨或組合使用。其中，由于非離子表面活化劑的結(jié)構(gòu)中不包含金屬離子，所以優(yōu)選非離子表面活化劑。
非離子表面活化劑沒有特別的限制，可根據(jù)目的而選擇。非離子表面活化劑的特殊實施例從以下材料中選擇烷氧基化(alkoxylate)表面活化劑、脂肪酸酯表面活化劑、酰胺表面活化劑、乙醇表面活化劑、乙二胺表面活化劑。那些表面活化劑的特殊實施例包括聚氧乙烯烷-氧乙烯烷濃縮化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物、壬基苯酚乙氧基化物型、辛基苯酚乙氧基化物型、月桂醇乙氧基化物型、油醇乙氧基化物型、脂肪酸型、酰胺型、自然醇型(natural alcohol type)、乙烯二胺型、次醇乙氧基化物型(secondary alcoholethoxylate type)，等。
陽離子表面活化劑沒有特別的限制，可根據(jù)目的而選擇。實施例包括堿陽離子表面活化劑、酰胺型四元陽離子表面活化劑、酯型四元陽離子表面活化劑，等。
兩性電解質(zhì)表面活化劑沒有特別的限制，可根據(jù)目的而選擇。實施例包括氧化胺表面活化劑和甜菜堿表面活化劑等。
雖然抗蝕圖增厚材料中的表面活化劑的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕圖增厚材料中的表面活化劑的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。
-有機溶劑-通過在抗蝕圖增厚材料中加入有機溶劑，可改進上述抗蝕圖增厚材料中的樹脂、交聯(lián)劑、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物以及部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂的溶解性。
對有機溶劑沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任一有機溶劑，包括酒精有機溶劑、鏈酯有機溶劑、環(huán)酯有機溶劑、酮有機溶劑、鏈醚有機溶劑、環(huán)醚有機溶劑等。
酒精有機溶劑的實施例包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等。
鏈酯有機溶劑的實施例包括乙基乳酸脂、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)等。
環(huán)酯有機溶劑的實施例包括內(nèi)酯型，諸如γ-丁內(nèi)酯等。
酮有機溶劑的實施例包括酮型，諸如丙酮、環(huán)己酮、庚酮等。
鏈醚有機溶劑的實施例包括乙二醇二甲基醚等。
環(huán)醚有機溶劑的實施例包括四氫呋喃、二氧雜環(huán)乙烷等。
這些有機溶劑可以單獨或組合使用。在這些有機溶劑中，因為要精細地進行增厚，優(yōu)選使用其中沸點為大約80-200℃的有機溶劑。
雖然抗蝕圖增厚材料中的有機溶劑的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物和表面活化劑等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕圖增厚材料中的有機溶劑的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。
-其它成分-對其它成分只要不削弱本發(fā)明的效果就沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)?shù)剡x擇任一其他成分，包括各種已知的添加劑。合適的實施例包括熱酸(thermal acid)發(fā)生器、通過胺型、酰胺型、銨鹽等表現(xiàn)的猝火劑。
雖然抗蝕圖增厚材料中的其它成分的含量隨著上述樹脂、交聯(lián)劑、具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物、表面活化劑和有機溶劑等的種類、含量等的不同而變化，但可以適當(dāng)?shù)卮_定在抗蝕圖增厚材料中的其它成分的含量，并且不能不加選擇的調(diào)整。
-使用等-本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料可用于涂覆在抗蝕圖上。
在涂覆中，表面活化劑可在涂覆抗蝕圖增厚材料之前分開涂覆，不必包含在抗蝕圖增厚材料中。
在將抗蝕圖增厚材料涂覆到要增厚的抗蝕圖上時，抗蝕圖被增厚于是形成了增厚抗蝕圖。
通過增厚抗蝕圖而形成的圖形，相對于前述的抗蝕圖所形成的圖形來說，通孔圖形的直徑以及線和空隙圖形的間距都要更小。涂覆抗蝕圖增厚材料允許一個圖形形成更精細的圖形，超過用來對抗蝕圖進行構(gòu)圖的曝光設(shè)備的曝光極限。例如，當(dāng)使用ArF受激準(zhǔn)分子激光器時，所獲得的抗蝕圖被本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料所增厚，形成了增厚抗蝕圖。這樣做時，由改增厚抗蝕圖形成的圖形具有可與電子束所形成的圖形相媲美的精細圖形。
抗蝕圖的增厚部分可控制在一個期望的范圍內(nèi)，取決于抗蝕圖增厚材料的粘滯性、所用材料的厚度、烘焙溫度、烘焙時間等。
-抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)材料-對抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)的材料沒有特殊的限制，根據(jù)目的可從已知的抗蝕劑材料中適當(dāng)選擇，抗蝕劑材料可以是正型或負型，包括化學(xué)放大抗蝕劑材料，它的代表有g(shù)-線抗蝕劑、i-線抗蝕劑、KrF抗蝕劑、ArF抗蝕劑、F2抗蝕劑、電子束抗蝕劑等，他們可由g-線、i-線、KrF受激準(zhǔn)分子激光器、ArF受激準(zhǔn)分子激光器、F2受激準(zhǔn)分子激光器、電子束等構(gòu)圖。那些可以是化學(xué)放大型，也可以是非化學(xué)放大型。其中，優(yōu)選KrF抗蝕劑、ArF抗蝕劑等。更優(yōu)選ArF抗蝕劑。
抗蝕圖材料的實施例包括酚醛清漆(novolac)抗蝕劑、PHS抗蝕劑、丙稀抗蝕劑、環(huán)烯-順丁烯二酸酐(COMA型)抗蝕劑、環(huán)烯抗蝕劑、雜化物(脂環(huán)族丙烯酸鹽-COMA共聚物)抗蝕劑，等。那些抗蝕劑可以是氟化了的。
抗蝕圖的形成工藝、尺寸、厚度等沒有特別的限制，可根據(jù)目的適當(dāng)選擇。特別地，厚度通常設(shè)置為大約0.2μm至200μm，盡管它可依據(jù)要加工的底層、腐蝕條件等適當(dāng)確定。
在下文中參考

采用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料對抗蝕圖的增厚。
如圖1A所示，在襯底(基底材料)5上形成抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3，然后將抗蝕圖增厚材料1涂覆到抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3的表面，并預(yù)烘焙(加熱和烘干)以形成膜。隨后在抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3與抗蝕圖增厚材料1之間的接觸面上發(fā)生抗蝕圖增厚材料1的混入(滲入)抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3。混入(滲入)部分是交聯(lián)的，這樣混合層就包含要增厚的抗蝕圖3和抗蝕圖增厚材料1。如圖1B所示，抗蝕圖包含要增厚的抗蝕圖10b(要增厚的抗蝕圖3)之上的混合層表面層10a。
因此，如圖1C所示，進行顯影工藝，從而使涂覆的抗蝕圖增厚材料1中未與要增厚的抗蝕圖3交聯(lián)的部分被溶解和清除掉，以形成(顯影)增厚的抗蝕圖10。
顯影步驟可以是水顯影或用堿顯影劑顯影。
抗蝕圖10包括在要增厚的抗蝕圖10b上通過混入(滲入)和交聯(lián)抗蝕圖增厚材料1而形成的表面層10a。由于增厚抗蝕圖10被增厚至表面層10a厚度部分的延伸，與抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3相比，由增厚抗蝕圖10所形成的圖形的間距小于由抗蝕圖3所形成的圖形，并且由增厚抗蝕圖10所形成的圖形精細。這使得可以形成超過曝光設(shè)備的光源曝光極限的更精細圖形。由增厚抗蝕圖10所形成的圖形比由抗蝕圖3所形成的圖形更精細。
增厚抗蝕圖10中的表面層10a由抗蝕圖增厚材料1形成，抗蝕圖增厚材料1包含具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，這樣，抗蝕圖增厚材料具有出色的抗蝕性。因此，即使要增厚的抗蝕圖3由抗腐蝕性差的材料形成，表面具有抗蝕性出色的表面層10a的增厚抗蝕圖10由此具有非常出色的抗蝕性。
-使用-本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料可適用于增厚抗蝕圖、精制圖形、超過曝光極限?？刮g圖增厚材料可進一步適用于增厚要增厚的抗蝕圖，特別適用于本發(fā)明的抗蝕圖及其形成工藝以及本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造工藝。
本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。因此，該抗蝕圖增厚材料適用于等離子體等，也適用于涂覆和增厚由樹脂形成的需要提高表面抗蝕性的圖形。特別是在要增厚的抗蝕圖的材料不包括具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂時，該抗蝕圖增厚材料更為適用。
(抗蝕圖)本發(fā)明的抗蝕圖包括要增厚的抗蝕圖上的表面層。
與要增厚的抗蝕圖相比，優(yōu)選具有出色抗蝕性的表面層，并且優(yōu)選腐蝕率(nm/s)小的。具體地，要增厚的抗蝕圖與表面層的腐蝕率(nm/s)的比(內(nèi)層抗蝕圖/表面層)優(yōu)選1.1或更高，更優(yōu)選1.2或更高，特別優(yōu)選1.3或更高。
腐蝕率(nm/s)可通過，例如，使用已知的腐蝕器件在預(yù)定的時間內(nèi)進行腐蝕工藝，通過測量樣品的膜的減少量并計算單位時間內(nèi)膜減少的量來測量。
表面層優(yōu)選地含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，并可使用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料來適當(dāng)形成。
表面層是否含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，可通過，例如，分析該表面層的IR或UV吸收譜來確定。
抗蝕圖可以含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂中的至少之一。從轉(zhuǎn)移要增厚的抗蝕圖的角度看，本實施例也是優(yōu)選的。
本發(fā)明的抗蝕圖可以在要增厚的抗蝕圖與表面層之間具有清晰的界限或不清晰的界限的結(jié)構(gòu)。在前一種結(jié)構(gòu)中，從表面層到內(nèi)部，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物和至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂的含量通常不連續(xù)的減少，而在后一種結(jié)構(gòu)中，從表面層到內(nèi)部，具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物和至少部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂的含量通常逐漸減少。
根據(jù)下述形成本發(fā)明抗蝕圖的工藝可適當(dāng)?shù)匦纬杀景l(fā)明地抗蝕圖。
本發(fā)明的抗蝕圖適用于諸如掩模圖形、rectile圖形、磁頭、LCD(液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示面板)、SAW濾波器(表面聲波濾波器)等功能部件；用于光布線連接的光學(xué)部件；諸如微傳動裝置等的微型部件；半導(dǎo)體器件等，并適用于本發(fā)明后面介紹的半導(dǎo)體器件。
(形成抗蝕圖的工藝)本發(fā)明的抗蝕圖的形成工藝包括在形成要增厚的抗蝕圖之后涂覆抗蝕圖增厚材料以覆蓋要增厚的抗蝕圖的表面的步驟。
要增厚的抗蝕圖的材料包括上述的用于本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料。一個優(yōu)選的實施例是ArF抗蝕劑。
要增厚的抗蝕圖可根據(jù)已知的工藝形成。
要增厚的抗蝕圖可由底層(基底材料)形成。對底層(基底材料)沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何底層(基底材料)。當(dāng)要增厚的抗蝕圖像通常形成在半導(dǎo)體器件上時，襯底的實施例包括硅、各種氧化物膜等。
對抗蝕圖增厚材料的用法沒有特殊的限制，根據(jù)目的可由已知的應(yīng)用工藝中適當(dāng)選擇任何工藝，適當(dāng)?shù)匕ㄐ康取Ｐ康臈l件，例如，轉(zhuǎn)速設(shè)為大約100rpm至10000rpm，優(yōu)選800rpm至5000rpm，涂覆時間設(shè)為大約1秒至10分鐘，優(yōu)選1秒至90秒。
涂覆中所用的材料厚度通常約為10nm至1000nm(100至10000)，更優(yōu)選地為50nm至500nm(500至5000)。
在涂覆中，表面活化劑可在涂覆抗蝕圖增厚材料之前分開涂覆，不必包含在抗蝕圖增厚材料中。
由于可有效地促使在要增厚的抗蝕圖與抗蝕圖增厚材料之間的接觸面上發(fā)生抗蝕圖增厚材料混入(滲入)要增厚的抗蝕圖中，優(yōu)選在涂覆中或之后預(yù)烘焙(加熱和烘干)抗蝕圖增厚材料。
只要抗蝕圖不軟化，對預(yù)烘焙(加熱和烘干)的條件、工藝等就沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何一種。例如，溫度設(shè)為大約40℃至120℃，優(yōu)選70至100℃，時間設(shè)為大約10秒至5分鐘，優(yōu)選40至100秒。
由于在要增厚的抗蝕圖與抗蝕圖增厚材料之間的接觸面上的混合(滲入)部分的交聯(lián)反應(yīng)能夠有效地進行，優(yōu)選在預(yù)烘焙(加熱和烘干)之后進行涂覆的抗蝕圖增厚材料的交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))。
對交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))的條件、工藝等沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇任何一種。通常，采用的溫度條件高于預(yù)烘焙(加熱和烘干)的溫度。交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))的條件，例如，溫度設(shè)為大約70℃至150℃，優(yōu)選90℃至130℃，時間設(shè)為大約10秒至5分鐘，優(yōu)選40秒至100秒。
優(yōu)選在交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))之后進行涂覆的抗蝕圖增厚材料的顯影步驟，在此情形中，涂覆的抗蝕圖增厚材料中未與要增厚的抗蝕圖交聯(lián)的部分和弱交聯(lián)(混合)部分(高水溶性部分)可以被溶解和清除掉，以顯影(獲得)本發(fā)明在增厚狀態(tài)下形成的抗蝕圖。
顯影步驟與前述相同。
下面參考

本發(fā)明的抗蝕圖的形成工藝。
如圖2A所示，抗蝕劑材料3a涂覆到襯底(基底材料)5上，然后，如圖2B所示，構(gòu)圖以形成抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3?？刮g圖增厚材料1涂覆到要增厚的抗蝕圖3的表面上，并預(yù)烘焙(加熱和烘干)以形成涂膜。在抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3與抗蝕圖增厚材料1之間的接觸面上發(fā)生抗蝕圖增厚材料1的混入(滲入)抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3。
如圖2D所示，當(dāng)交聯(lián)烘焙(交聯(lián)反應(yīng))在高于預(yù)烘焙(加熱和烘干)的溫度下進行時，在要增厚的抗蝕圖3與抗蝕圖增厚材料1之間的接觸面上的混合(滲入)層發(fā)生交聯(lián)。隨后，如圖2E所示，進行顯影步驟，從而使涂覆的抗蝕圖增厚材料1中未與抗蝕圖(要增厚的抗蝕圖)3混合的部分和弱交聯(lián)部分(高水溶性部分)被溶解和清除掉，以形成(顯影)具有在要增厚的抗蝕圖10b(要增厚的抗蝕圖3)上的表面層10a的抗蝕圖10。
顯影步驟可采用水顯影或堿的水溶液顯影。優(yōu)選水顯影，因為顯影步驟可以低成本有效地進行。
增厚抗蝕圖10包括在要增厚的抗蝕圖10b(要增厚的抗蝕圖3)的表面上將抗蝕圖增厚材料1與要增厚的抗蝕圖3混合形成的表面層10a。由于增厚抗蝕圖10由表面層10a的厚度部分增厚，與要增厚的抗蝕圖3(抗蝕圖10b)相比，由增厚抗蝕圖10形成的圖形間距小于由要增厚的抗蝕圖3(內(nèi)層抗蝕圖10b)形成的圖形間距，并且由增厚抗蝕圖10形成的圖形更精細。
在抗蝕圖10中的表面層10a由抗蝕圖增厚材料1形成，由于抗蝕圖增厚材料1含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂，所以其抗蝕性非常出色。因此，即使要增厚的抗蝕圖3(內(nèi)層抗蝕圖10b)由抗蝕性差的材料形成，也可形成具有抗蝕性出色的表面層10a的抗蝕圖10。
增厚抗蝕圖10在內(nèi)層抗蝕圖10b和表面層10a之間可具有明確的或不明確的邊界。
根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖的形成工藝形成的抗蝕圖為本發(fā)明的抗蝕圖?？刮g圖包括在要增厚的抗蝕圖的表面上將本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料與要增厚的抗蝕圖混合形成的表面層。因此，即使要增厚的抗蝕圖由抗蝕性差的材料形成，在要增厚的抗蝕圖形的表面上具有出色抗蝕性表面層的抗蝕圖可根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖的形成工藝高效的形成，因為抗蝕圖增厚材料至少含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物和部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂二者之一。根據(jù)本發(fā)明的增厚抗蝕圖的形成工藝形成的抗蝕圖被表面層的增厚部分增厚，與要增厚的抗蝕圖相比，由制造的抗蝕圖形成的圖形間距小于由增厚前的要增厚的抗蝕圖形成的間距度。根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖的形成工藝，可以高效地形成精細圖形。
根據(jù)本發(fā)明的增厚抗蝕圖的形成工藝形成的抗蝕圖可以適用于諸如掩模圖形、標(biāo)線片(reticle)圖形、磁頭、LCD(液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示面板)、SAW濾波器(表面聲波濾波器)等功能部件；用于通過光布線連接的光學(xué)部件；諸如微傳動裝置的微型部件；半導(dǎo)體器件等，并適用于本發(fā)明下面介紹的半導(dǎo)體器件及其制造工藝。
(半導(dǎo)體器件及制造半導(dǎo)體器件的工藝)對本發(fā)明的半導(dǎo)體器件除具有上述本發(fā)明的抗蝕圖外沒有特殊的限制，根據(jù)目的可從已知元件中適當(dāng)選擇。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的具體例子包括閃存、DRAM、FRAM等。
根據(jù)下述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造工藝適于形成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造工藝包括形成要增厚的抗蝕圖的步驟和構(gòu)圖的步驟，還包括根據(jù)具體需要適當(dāng)選擇的其它工序。
形成抗蝕圖的步驟包括，在襯底(底層)上形成要增厚的抗蝕圖之后通過涂覆抗蝕圖增厚材料以覆蓋要增厚的抗蝕圖的表面以增厚要增厚的抗蝕圖而形成抗蝕圖的形成抗蝕圖的步驟。襯底(底層)的實施例包括半導(dǎo)體器件中的各種部件的表面層，并且適于采用例如硅晶片的襯底及其表面層。要增厚的抗蝕圖與上述相同。涂覆工藝也與上述相同。涂覆之后，優(yōu)選進行上述預(yù)烘焙、交聯(lián)烘焙等。
構(gòu)圖的步驟包括采用在抗蝕圖形成步驟中形成的增厚抗蝕圖(作為掩模圖形)，通過腐蝕，對襯底(底層)進行構(gòu)圖。
對腐蝕工藝沒有特殊的限制，根據(jù)目的可由已知的工藝中適當(dāng)選擇任何工藝，適當(dāng)?shù)墓に嚢ǜ煞ǜg等。對腐蝕條件沒有特殊的限制，根據(jù)目的可適當(dāng)選擇。
其它工藝的適當(dāng)例子包括涂覆表面活化劑的步驟、顯影的步驟等。
涂覆表面活化劑的步驟包括在形成抗蝕圖之前在要增厚的抗蝕圖的表面涂覆表面活化劑。
表面活化劑可根據(jù)目的進行選擇。實施例包括上述的那些，更適當(dāng)?shù)貫榫垩跻蚁?聚氧丙烯濃縮化合物、聚氧化烯烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物、壬基苯酚乙氧基化物型、辛基苯酚乙氧基化物型、月桂醇乙氧基化物型、自然醇型(natural alcohol type)、乙烯二胺型、次醇乙氧基化物型(secondary alcoholethoxylate type)、烷基陽離子型(alkylcationictype)、酰胺型四元陽離子型(amide type quaternary cationic type)、脂型四元陽離子型(ester type quaternary cationic type)、氧化胺型、甜菜堿型，等。
顯影步驟包括在形成抗蝕圖的步驟之后及構(gòu)圖步驟之前對涂覆的抗蝕圖增厚材料顯影的步驟。顯影步驟與上述相同。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造工藝，例如，包括閃存、DRAM、FRAM等的各種類型的半導(dǎo)體器件均可高效地制造。
下面更具體的說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不被這些實施例所限定。
(實施例1)-抗蝕圖增厚材料的準(zhǔn)備-準(zhǔn)備具有在表1中示出的成分的根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料1A-1J。在表1中，圓括號中的數(shù)字的單位表示一份質(zhì)量。在“樹脂”列中，“KW3”代表聚乙烯醇縮乙醛樹脂(由SEKISUI CHEMICAL有限公司制造)，而“PVA”表示聚乙烯醇樹脂(由KURARAY有限公司制造，Poval 117)。在“交聯(lián)劑”列中，“Uril”代表四甲氧基甲基甘脲，“尿素”表示N，N’-二甲氧基甲基二甲氧基乙烯脲，而“三聚氰胺”表示六甲氧基甲基三聚氰胺。在“表面活化劑”列中，“TN-80”代表一種非離子表面活化劑(由ASAHIDENKA有限公司制造的伯醇乙氧基化物型表面活化劑)，“PC-6”代表一種非離子表面活化劑(ASAHI DENKA有限公司，一種特殊的酚乙氧基化物型表面活化劑)，“PC-8”代表一種非離子表面活化劑(ASAHI DENKA有限公司，一種特殊的酚乙氧基化物型表面活化劑)，“PC-12”代表一種非離子表面活化劑(ASAHIDENKA有限公司，一種特殊的酚乙氧基化物型表面活化劑)。作為主要溶劑成分的除了上述樹脂、交聯(lián)劑和含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物之外，還使用了純水(去離子水)與異丙醇(純水(去離子水)與異丙醇的質(zhì)量比＝98.6∶0.4)的混合物。
表1

-抗蝕圖及其形成-這些準(zhǔn)備好的抗蝕圖增厚材料1A-1J的每一個通過首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的條件下的旋涂到由ArF抗蝕劑(由SUMITOMO CHEMICAL有限公司制造，PAR700，脂環(huán)抗蝕劑)形成的通孔圖形中，并經(jīng)受85℃/70s條件下的預(yù)烘焙以及110℃/70s條件下的交聯(lián)烘焙。然后所得的抗蝕圖增厚材料1A-1J經(jīng)過60秒的純水(去離子水)沖洗，以去掉未交聯(lián)部分，并顯影被抗蝕圖增厚材料1A-1J增厚的抗蝕圖，從而形成了各抗蝕圖。
抗蝕圖所形成的通孔圖形的尺寸(由增厚抗蝕圖之后的抗蝕圖所形成的通孔圖形的尺寸)與初始圖形尺寸(要增厚的抗蝕圖所形成的通孔圖形的尺寸)一起示于表2中。在表2中，“1A”-“1J”分別對應(yīng)抗蝕圖增厚材料1A-1J。
表2

這些準(zhǔn)備好的抗蝕圖增厚材料1A-1J的每一個通過首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的條件下的旋涂到由ArF抗蝕劑(由SUMITOMO CHEMICAL公司制造，PAR700)形成的線和空隙圖形中，并經(jīng)受85℃/70s條件下的預(yù)烘焙以及110℃/70s條件下的交聯(lián)烘焙。然后所得的抗蝕圖增厚材料1A-1J經(jīng)過60秒的純水(去離子水)沖洗，以去掉未交聯(lián)部分，并顯影被抗蝕圖增厚材料1A-1J增厚的抗蝕圖，從而形成了各抗蝕圖。
由增厚抗蝕圖所形成的空隙圖形的尺寸(由增厚抗蝕圖之后的抗蝕圖形成的空隙圖形的尺寸)與初始圖形的尺寸(由要增厚的抗蝕圖形成的空隙圖形的尺寸)一起示于表3中。在表3中，“1A”-“1J”分別對應(yīng)抗蝕圖增厚材料1A-1J。
表3

顯然，由表2和表3的結(jié)果可見，本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料適用于通孔圖形以及線和空隙圖形均以增厚它們。當(dāng)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料用于形成通孔圖形時，可使通孔圖形的內(nèi)徑變窄和精細，當(dāng)用于形成線性圖形時，可使線性圖形的寬度(形成線圖形的抗蝕劑之間的間距)變小和精細，當(dāng)用于形成隔離圖形時，可增加隔離圖形的面積。
本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料1D、1H、1I和1J分別涂覆并交聯(lián)到形成在硅襯底上的抗蝕劑表面上，以在其上形成0.5μm厚的表面層。這些表面層與作為比較的KrF抗蝕劑(由SHIPLEY制造，UV-6)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)通過使用腐蝕機(平行板型RIE器件，由FUJITSU有限公司制造)在Pμ＝200W，壓力＝0.02Torr，CF4氣＝100sccm的條件下腐蝕3分鐘，并且測量樣品的膜的減少量，以計算腐蝕率，然后根據(jù)KrF抗蝕劑的腐蝕率對其進行相對的評估。
表4

顯然，由表4的結(jié)果可見，本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料的抗蝕性與KrF抗蝕劑接近并比PMMA更出色。
當(dāng)抗蝕圖增厚材料1A-1J涂覆到允許曝光后在清潔室外放置一個月的晶片襯底上的要增厚的抗蝕圖上時，可以得到與在曝光之后馬上涂覆的圖形相似的增厚效果。
由該結(jié)果可假設(shè)，本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料不是像稱為RELACS的現(xiàn)有技術(shù)那樣通過酸的擴散通過采用交聯(lián)反應(yīng)增厚要增厚的抗蝕圖，而是依賴于和要增厚的抗蝕劑的相容性。
(實施例2)-抗蝕圖增厚材料的準(zhǔn)備-準(zhǔn)備具有在表5中示出的成分的根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料2A-2M。在表5中，圓括號中的數(shù)字的單位表示一份質(zhì)量。在“樹脂”列中，“樹脂1”、“樹脂2”和“樹脂3”如下合成。在“交聯(lián)劑”列中，“Uril”代表四甲氧基甲基甘脲，“尿素”表示N，N’-二甲氧基甲基二甲氧基乙烯脲，而“三聚氰胺”表示六甲氧基甲基三聚氰胺。在“表面活化劑”列中，“TN-80”代表一種非離子表面活化劑(由ASAHI DENKA有限公司制造的伯醇乙氧基化物型表面活化劑)。作為主要溶劑成分的除了上述樹脂、交聯(lián)劑和表面活化劑之外，還使用了純水(去離子水)與異丙醇(純水(去離子水)與異丙醇的質(zhì)量比＝16∶0.75)的混合物?！皹渲?”為如下合成的聚乙烯-β-間苯二酚縮醛樹脂。即，10g PVA 500(由KANTOKAGAKU制造)溶解在100g去離子水中，在其中加入0.8g濃縮鹽酸鹽，然后將該去離子水在40℃下攪拌三個小時。進一步在該去離子水中加入2.36g的β-間苯二酚乙醛(由TOKYO KASEI KOGYO有限公司制造)，然后將該去離子水在40℃下攪拌六個小時。在反應(yīng)溶液的溫度降到室溫之后，在該去離子水中加入15％質(zhì)量百分比的TMAH(氫氧化四甲銨)來中和。將反應(yīng)溶液滴入2L乙醇中以將樹脂從反應(yīng)溶液中分離出來。用玻璃過濾器過濾該樹脂，然后在真空烘焙箱的低壓中在45℃下烘干六個小時。重復(fù)該過程三次之后，就合成了聚乙烯-β-間苯二酚縮醛樹脂。產(chǎn)量為6.8g。由NMR縮醛化(acetalization)的比例為20.6％的mol百分比。
“樹脂2”為如下合成的“聚乙烯-2，3-二羥苯縮醛樹脂”。即，3，4-二羥苯縮醛樹脂的合成工藝與“樹脂1”的工序相同，除了用2，3-二羥苯乙醛代替β-間苯二酚乙醛之外。產(chǎn)量為6.6g。由NMR縮醛化(acetalization)的比例為20.1％的mol百分比。
“樹脂3”為如下合成的聚乙烯-β-間苯二酚縮醛樹脂。即，10g聚乙烯醇500(由KANTO KAGAKU制造)溶解在100g去離子水中，在其中加入0.4g濃縮鹽酸鹽，然后將該去離子水在40℃下攪拌三個小時。在該去離子水中加入0.5g的β-間苯二酚乙醛(由TOKYO KASEIKOGYO有限公司制造)，然后將該去離子水在40℃下攪拌六個小時。反應(yīng)溶液的溫度降到環(huán)境溫度，在該去離子水中加入15％質(zhì)量百分比的TMAH(氫氧化四甲銨)來中和。將反應(yīng)溶液滴入2L乙醇中以將樹脂從反應(yīng)溶液中分離出來。用玻璃過濾器過濾該樹脂，然后在真空烘焙箱的低壓中在45℃下烘干六個小時。重復(fù)該過程三次之后，就合成了聚乙烯-β-間苯二酚縮醛樹脂。產(chǎn)量為4.1g。由NMR縮醛化(acetalization)的比例為3.7％的mol百分比。
表5

-抗蝕圖及其形成-這些準(zhǔn)備好的抗蝕圖增厚材料2A至2L的每一個通過首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的條件下的旋涂到由ArF抗蝕劑(由SUMITOMO CHEMICAL有限公司制造，PAR700，脂環(huán)抗蝕劑)形成的通孔圖形中，并經(jīng)受85℃/70s條件下的預(yù)烘焙以及110℃/70s條件下的交聯(lián)烘焙。然后所得的抗蝕圖增厚材料2A至2L經(jīng)過60秒的純水(去離子水)沖洗，以去掉未交聯(lián)部分，并顯影被抗蝕圖增厚材料2A至2L增厚的抗蝕圖，從而形成了各抗蝕圖。
所形成的抗蝕圖(增厚抗蝕圖)所形成的圖形的尺寸與初始圖形尺寸(增厚之前的抗蝕圖所形成的通孔圖形的尺寸)一起示于表6中。在表6中，“2A”至“2L”分別對應(yīng)抗蝕圖增厚材料2A至2L。
表6

這些準(zhǔn)備好的抗蝕圖增厚材料2A-2L每一個通過首先在1000rpm/5s然后在3500rpm/40s的條件下的旋涂到由ArF抗蝕劑(由SUMITOMO CHEMICAL公司制造，PAR700脂環(huán)抗蝕劑)形成的線和空隙圖形中，并經(jīng)受85℃/70s條件下的預(yù)烘焙以及110℃/70s條件下的交聯(lián)烘焙。然后所得的抗蝕圖增厚材料2A-2L經(jīng)過60秒的純水(去離子水)沖洗，以去掉未交聯(lián)部分，并顯影被抗蝕圖增厚材料2A-2L增厚的抗蝕圖，從而形成了各抗蝕圖。
由抗蝕圖所形成的圖形的尺寸與初始圖形的尺寸(增厚該抗蝕圖之前的線和空隙圖形的尺寸)一起示于表7中。在表7中，“2A”-“2L”分別對應(yīng)抗蝕圖增厚材料2A-2L。
表7

顯然，由表6和表7的結(jié)果可見，本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料適用于通孔圖形以及線和空隙圖形均以增厚它們。當(dāng)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料用于形成通孔圖形時，可使通孔圖形的內(nèi)徑變窄和精細，當(dāng)用于形成線性圖形時，可使線性圖形的間距(形成線圖形的抗蝕劑之間的間距)變小和精細，當(dāng)用于形成隔離圖形時，可增加隔離圖形的面積。
本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料2A、2G和2M分別涂覆并交聯(lián)到形成在硅襯底上的抗蝕劑表面上，以在其上形成0.5μm厚的表面層。這些表面層與作為比較的KrF抗蝕劑(由SHIPLEY制造，UV-6)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)通過使用腐蝕機(平行板型RIE器件，由FUJITSU有限公司制造)在Pμ＝200W，壓力＝0.02Torr，CF4氣＝100sccm的條件下腐蝕3分鐘，并且測量樣品的膜的減少量，以計算腐蝕率，然后根據(jù)KrF抗蝕劑的腐蝕率對其進行相對的評估。
表8

顯然，由表8的結(jié)果可見，本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料的抗蝕性與KrF抗蝕劑接近并比PMMA更出色。
抗蝕圖增厚材料2M中芳基乙縮醛的含量小于5％mol百分比?？刮g圖增厚材料2M的抗蝕性比芳基乙縮醛的含量大于或等于5％mol百分比的抗蝕圖增厚材料2A和G的稍微差一點。
當(dāng)抗蝕圖增厚材料2A-2M涂覆到允許曝光后在清潔室外放置一個月的晶片襯底上的要增厚的抗蝕圖上時，可以得到與在曝光之后馬上涂覆抗蝕圖增厚材料的圖形相同的增厚效果。
由該結(jié)果可假設(shè)，本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料不是像稱為RELACS的傳統(tǒng)技術(shù)那樣通過酸的擴散通過采用交聯(lián)反應(yīng)增厚抗蝕圖，而是依賴于和抗蝕劑的相容性。
(實施例3)-閃存及其制造-實施例3是采用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造工藝的一個實施方案。在實施例3中，抗蝕劑膜26、27、29、32和34根據(jù)與實施例1和2中相同的工藝通過采用本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料被增厚。
圖3A和3B為稱作FLOTOX型或ETOX型的FLASH EPROM的上表面圖(平面圖)。圖4A至4C、圖5D至5F以及圖6G至6I示出了用于FLASH EPROM的制造工藝的一個實施例的示意性剖面圖，其中圖4A到6I的左圖為在存儲單元塊(第一元件區(qū))中形成具有浮柵電極的MOS晶體管的部件的柵極的橫向(圖3A和3B中的X-方向)示意性剖面(A-方向剖面)圖，中圖為在存儲單元部分中與左圖相同的部分與X-方向垂直的在柵極的縱向(圖3A和3B中的Y-方向)示意性剖面(B-方向剖面)圖，右圖為在外圍電路部分(第二元件區(qū))中用于形成MOS晶體管的的部分的示意性剖面(圖3A和3B中A-方向剖面)圖。
如圖4A所示，在p-型Si襯底22上由SiO2形成的場氧化物膜23選擇性地形成在元件分隔區(qū)上。因此，在存儲單元部分(第一元件區(qū))的MOS晶體管中通過熱氧化作用由SiO2形成厚度為10nm至30nm(100-300)的第一柵極絕緣膜24a，在另一個工序中在外圍電路部分(第二元件區(qū))的MOS晶體管中通過熱氧化作用也由SiO2形成厚度為10nm至50nm(100-500)的第二柵極絕緣膜24b。當(dāng)形成的第一柵極絕緣膜24a和第二柵極絕緣膜24b具有相同的厚度時，氧化物膜可以同時在相同的工序中形成。
為了在存儲單元部分(圖4A中的左和中圖)中形成具有n-凹陷型溝道的MOS晶體管，為了達到控制閾值電壓的目的，外圍電路部分(圖4A中的右圖)由抗蝕劑膜26遮蔽。對于正好在浮柵電極下的用于形成溝道區(qū)的區(qū)域，磷(P)或砷(As)作為n-型雜質(zhì)通過離子注入以1×1011-1×1014cm-2的劑量引入，以形成第一閾值控制層25a。雜質(zhì)的劑量和導(dǎo)電類型可根據(jù)選定的凹陷類型和堆積類型來適當(dāng)選擇。
為了在外圍電路部分(圖4B中的右圖)中形成具有n-凹陷型溝道的MOS晶體管，為了達到控制閾值電壓的目的，存儲單元部分(圖4B中的左和中圖)由抗蝕劑膜27遮蔽。對于在柵電極下的用于形成溝道區(qū)的區(qū)域，磷(P)或砷(As)作為n-型雜質(zhì)通過離子注入以1×1011-1×1014cm-2的劑量被引入，以形成第二閾值控制層25b。
厚50nm-200nm(500-2000)的第一多晶硅膜(第一導(dǎo)電膜)28形成在整個表面，作為存儲單元部分(圖4C中的左和中圖)的MOS晶體管的浮柵電極和外圍電路部分(圖4C中的右圖)的MOS晶體管的柵電極。
如圖5D所示，用形成的抗蝕劑膜29作為掩模對第一多晶硅膜28進行構(gòu)圖，以形成在存儲單元部分(圖5D中的左和中圖)的MOS晶體管中的浮柵電極28a。此時，如圖5D所示，在X-方向進行構(gòu)圖，以取得最終尺寸寬度，不在Y-方向進行構(gòu)圖，以留下用于形成S/D區(qū)層的區(qū)域該層由抗蝕劑膜29所覆蓋。
如圖5E中的左和中圖所示，在抗蝕劑膜29去掉后，通過熱氧化作用形成包含SiO2膜的厚度為大約20nm-50nm(200-500)的電容絕緣膜30a，以覆蓋浮柵電極28a。此時，在外圍電路部分(圖5E中的右圖)的第一多晶硅膜28上也形成包含SiO2的電容絕緣膜30b，在這里僅有SiO2形成的電容絕緣膜30a和30b，可以是由包括SiO2膜和Si3N4膜以2-3層碾壓形成的復(fù)合膜。
如圖5E所示，形成作為控制柵電極的厚度為50nm至200nm(500-2000)的第二多晶硅膜(第二導(dǎo)電膜)31，以覆蓋浮柵電極28a和電容絕緣膜30a。
接著，如圖5F所示，存儲單元部分(圖5F中的左和中圖)用抗蝕劑膜32遮蔽，通過腐蝕連徑去掉第二多晶硅膜31和電容絕緣膜30b以暴露第一多晶硅膜28。
僅在X-方向構(gòu)圖的存儲單元部分(圖6G中的左和中圖)的第二多晶硅膜31、電容絕緣膜30a和第一多晶硅膜28a以抗蝕劑膜32作為掩模在Y-方向構(gòu)圖，從而如圖6G所示取得第一柵極部分33a的最終尺寸，由此，在Y-方向形成大約1μm寬的由控制柵電極31a/電容絕緣膜30c/浮柵電極28c組成的迭片結(jié)構(gòu)。外圍電路部分(圖6G中的右圖)的第一多晶硅膜28也以抗蝕劑膜32作為掩模進行構(gòu)圖，從而取得第二柵極部分33b的最終尺寸，由此，形成大約1μm寬的柵電極28b。
通過采用存儲單元部分(圖6H中的左和中圖)中由控制柵電極31a/電容絕緣膜30c/浮柵電極28c組成的迭片結(jié)構(gòu)作為掩模，磷(P)或砷(As)通過離子注入以1×1014-1×1016cm-2的劑量被引入到在元件形成區(qū)中的Si襯底22，以形成n-型S/D區(qū)層35a和35b。隨后，通過采用外圍電路部分(圖6H中的右圖)的柵電極28b作為掩模，磷(P)或砷(As)通過離子注入以1×1014-1×1016cm-2的劑量引入到元件形成區(qū)中的Si襯底22，以形成S/D區(qū)層36a和36b。
通過PSG膜，形成厚度為大約500nm(5000)的內(nèi)層絕緣膜37，以覆蓋存儲單元部分(圖6I中的左和中圖)的第一柵極部分33a和外圍電路部分(圖6I中的右圖)的第二柵極部分33b。
此后，在S/D區(qū)層35a和35b以及S/D區(qū)層36a和36b上形成的內(nèi)層絕緣膜37中形成接觸孔38a和38b以及接觸孔39a和39b，然后形成S/D電極40a和40b以及41a和41b。
根據(jù)上述，制造的FLASH EPROM即圖6I所示的半導(dǎo)體器件。
在該FLASH EPROM中，由于外圍電路部分(圖4A到5F中的右圖)的第二柵絕緣膜24b在形成以后總被第一多晶硅膜28或柵電極28b覆蓋(圖4C至5F中的右圖)，所以第二柵絕緣膜24b保持剛形成時的厚度。因此，容易進行第二柵絕緣膜24b的厚度控制，并且也容易進行用于閾值電壓控制的導(dǎo)電雜質(zhì)濃度的調(diào)節(jié)。
在上述實施例中，首先在柵極橫向(圖3A和3B中的X-方向)按規(guī)定的寬度進行構(gòu)圖以形成第一柵極部分33a，然后在柵極縱向(圖3A和3B中的Y-方向)構(gòu)圖以形成最終規(guī)定的寬度，但也可以反過來，先在柵極縱向(圖3A和3B中的Y-方向)構(gòu)圖以形成規(guī)定的寬度，然后在柵極橫向(圖3A和3B中的X-方向)構(gòu)圖以形成最終規(guī)定的寬度。
在圖7A到7C中示出的制造FLASH EPROM的實施例與上述實施例相同，除了在圖7A到7C所示的上述實施方案中改變在圖5F所示工序后的工序。即，上述實施例中的不同點在于在存儲單元部分(圖7A中的左和中圖)的第二多晶硅膜31和外圍電路部分(圖7A中的右圖)的第一多晶硅膜28上形成厚度為大約200nm(2000)的由鎢(W)膜或鈦(Ti)膜形成的高熔點金屬膜(第四導(dǎo)電膜)42，以提供多酸膜。在圖7A之后的工序或在圖7B到7C中所示的工序與圖6G到6I按相同的方式進行。省略與圖6G到6I相同工序的說明，在圖7A到7C中與圖6G中相同的部分顯示相同的標(biāo)號。
根據(jù)上述，制造的FLASH EPROM即圖7C所示的半導(dǎo)體器件。
在該FLASH EPROM中，由于在控制柵電極31a和柵電極28b上提供高熔點金屬膜(第四導(dǎo)電膜)42a和42b，可以進一步減小電阻。
作為高熔點金屬膜(第四導(dǎo)電膜)，除了上述的高熔點金屬膜(第四導(dǎo)電膜)42a和42b，也可以使用諸如硅化鈦(TiSi)等的高熔點金屬硅化物膜。
在圖8A到8C中示出的制造FLASH EPROM的實施例與上述實施例相同，除了構(gòu)成外圍電路部分(第二元件區(qū))(圖8A中的右圖)的第二柵極部分33c，以獲得與存儲單元部分(第一元件區(qū))(圖8A中的左和中圖)的第一柵極部分33a類似的由第一多晶硅膜28b(第一導(dǎo)電膜)/SiO2膜30d(電容絕緣膜)/第二多晶硅膜31b(第二導(dǎo)電膜)組成的結(jié)構(gòu)，并短路第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b，以形成如圖8B或8C所示的柵電極。
如圖8B所示，例如，在與圖8A所示的第二柵極部分33c不同的位置，在絕緣膜54上形成延伸過第一多晶硅膜28b(第一導(dǎo)電膜)/SiO2膜30d(電容絕緣膜)/第二多晶硅膜31b(第二導(dǎo)電膜)的開口部分52a，并且第三導(dǎo)電膜，例如，如W膜、Ti膜等高熔點金屬膜埋置在開口部分52a中，從而使第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b短路。如圖8C所示，形成延伸過第一多晶硅膜28b(第一導(dǎo)電膜)/SiO2膜30d(電容絕緣膜)的開口部分52b，以暴露在開口部分52b的下部的第一多晶硅膜28b的下層，并且第三導(dǎo)電膜，例如，如W膜、Ti膜等高熔點金屬膜埋置在開口部分52a中，從而使第一多晶硅膜28b和第二多晶硅膜31b短路。
在該FLASH EPROM中，由于外圍電路部分的第二柵極部分33c具有與存儲單元部分的第一柵極部分33a相同的結(jié)構(gòu)，因此，外圍電路部分可與存儲單元部分同時形成，以有效地簡化制造工序。
除上述的單獨形成之外，第三導(dǎo)電膜53a和53b與高熔點金屬膜(第四導(dǎo)電膜)42可以作為公共的高熔點金屬膜同時形成。
(實施例4)-磁頭的制造-實施例4涉及磁頭的制造，作為采用根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料涂覆本發(fā)明的抗蝕圖的實施例。在實施例4中，通過使用根據(jù)本發(fā)明的抗蝕圖增厚材料采用與實施例1和2相同的工藝增厚抗蝕圖102和126。
圖9A至9D示出了制造磁頭的流程圖。
如圖9A所示，在內(nèi)層絕緣層100上形成厚度為6μm的抗蝕劑膜，隨后曝光并顯影以形成用于形成螺旋薄膜電磁線圈的具有開口部分的要增厚的抗蝕圖102。
如圖9B所示，通過蒸發(fā)在要增厚的抗蝕圖102和其上未形成要增厚的抗蝕圖102的部分或在內(nèi)層絕緣層100上的開口部分104的暴露表面上形成由0.01μm厚的Ti附著層和0.05μm厚的Cu附著層的疊層結(jié)構(gòu)組成的電鍍底層106。
如圖9C所示，在其上未形成要增厚的抗蝕圖102的部分中，或在內(nèi)層絕緣層100上形成在開口部分104的曝光表面上的在電鍍底層106的表面上形成由3μm厚的Cu附著膜組成的薄膜導(dǎo)體108。
如圖9D所示，當(dāng)要增厚的抗蝕圖102被溶解和去掉并從內(nèi)層絕緣層100上移去時，通過薄膜導(dǎo)體108的螺旋圖形形成薄膜電磁線圈110。
根據(jù)上述，制造了磁頭。
在所得的磁頭中，由于通過使用根據(jù)本發(fā)明的增厚材料增厚要增厚的抗蝕圖102可精細地形成螺旋圖形，薄膜電磁線圈110非常精細，并在批量生產(chǎn)中也非常出色。
圖10到15示出了另一個磁頭的制造的流程圖。
如圖10所示，通過濺射在陶瓷非磁性襯底112上形成間隙層114。通過濺射由氧化硅形成的絕緣層和未示出的由Ni-Fe坡莫合金形成的導(dǎo)電底層主要形成在非磁性襯底112上，并在其上進一步形成由Ni-Fe坡莫合金形成的下磁性層。在間隙層114上除了未示出的形成下磁性層的磁尖部分外的規(guī)定的區(qū)域中通過使用熱固性的樹脂形成樹脂絕緣層116。然后在樹脂絕緣層116上涂覆樹脂材料以形成樹脂膜118。
如圖11所示，樹脂膜118隨后經(jīng)過曝光和顯影，以形成螺旋圖形。如圖12所示，螺旋圖形的樹脂膜118在幾百℃下熱定形大約1小時，以形成凸起狀的第一螺旋圖形120。在其表面上進一步形成包含Cu的導(dǎo)電底層122以覆蓋它。
如圖13所示，通過旋涂在導(dǎo)電底層122上涂覆抗蝕劑材料，以形成抗蝕劑膜124，并且在第一螺旋圖形120上構(gòu)圖抗蝕劑膜124，以形成抗蝕圖126。
如圖14所示，在導(dǎo)電底層122的曝光的表面上或在未在其上形成抗蝕圖126的部分通過電鍍形成Cu導(dǎo)體層128。此后，如圖15所示，通過溶解和去除將抗蝕圖126從導(dǎo)電底層122上去掉，由Cu導(dǎo)體層128形成螺旋薄膜電磁線圈130。
如上所述，如圖16所示的平面圖示出的，在表面上制造具有在樹脂絕緣層116和薄膜電磁線圈130上的磁性層132的磁頭。
在所得的磁頭中，由于通過使用根據(jù)本發(fā)明的增厚材料增厚的抗蝕圖126所精細形成的螺旋圖形，薄膜電磁線圈130非常精細，并在批量生產(chǎn)中也非常出色。
根據(jù)本發(fā)明，可以給出用來以低成本通過涂覆該抗蝕圖增厚材料而形成精細圖案的抗蝕圖增厚材料，超過了曝光設(shè)備的光源曝光極限，提高了抗蝕圖的抗蝕性。
進一步，根據(jù)本發(fā)明，可以給出能用ArF受激準(zhǔn)分子激光器構(gòu)圖的抗蝕圖，它具有精細結(jié)構(gòu)和出色的抗蝕性。
根據(jù)本發(fā)明，可以給出一種工藝，可以出色的批量生產(chǎn)能力形成能用ArF受激準(zhǔn)分子激光作為光源的抗蝕圖，并用低成本、簡易且提高了抗蝕性的超過光源曝光極限的抗蝕圖精細制造精細圖形。
根據(jù)本發(fā)明，可以給出具有抗蝕圖所形成的精細圖形的高性能半導(dǎo)體器件。
更進一步，根據(jù)本發(fā)明，可以利用ArF受激準(zhǔn)分子激光作為曝光光源，也可以給出制造具有精細圖形的高性能半導(dǎo)體器件的高效的和批量生產(chǎn)的工藝。
權(quán)利要求
1.一種抗蝕圖增厚材料，其特征在于該抗蝕圖增厚材料包含樹脂；交聯(lián)劑；以及具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的抗蝕圖增厚材料，其中該抗蝕圖增厚材料為水溶性的和堿溶性的中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的抗蝕圖增厚材料，其中具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，其水溶性為25℃水中1g或更多至100g，或者其堿溶性為25℃的2.38％(質(zhì)量百分比)氫氧化四甲銨中100g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物具有兩個或更多個極性基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的抗蝕圖增厚材料，其中極性基從下面這些中選擇羥基、氨基、磺酰基、羧基、羰基，以及它們的衍生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的抗蝕圖增厚材料，其中具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物從芳香族化合物、脂環(huán)化合物和雜環(huán)化合物中選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的抗蝕圖增厚材料，其中芳香族化合物從下面這些中選擇聚苯酚化合物、芳香羧基化合物、萘多價醇化合物、苯甲酮化合物、類黃酮化合物，以及它們的衍生物和配糖物，脂環(huán)化合物從下面這些中選擇聚環(huán)烷、環(huán)烷、類固醇，以及它們的衍生物和配糖物，以及雜環(huán)化合物從下面這些中選擇吡咯烷、吡啶、咪唑、惡唑、morphorine、吡咯烷酮、呋喃、吡喃、糖類，以及它們的衍生物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的抗蝕圖增厚材料，其中該樹脂部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
9.一種抗蝕圖增厚材料，其特征在于該抗蝕圖增厚材料包含部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂；以及交聯(lián)劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的抗蝕圖增厚材料，其中環(huán)狀結(jié)構(gòu)從芳香族化合物、脂環(huán)化合物和雜環(huán)化合物中選擇。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂含量為5mol％或更大。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中樹脂為水溶性的或堿溶性的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中樹脂至少從聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛、聚乙酸乙烯酯中選擇。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中樹脂含有5％質(zhì)量百分比至40％質(zhì)量百分比的聚乙烯醇縮醛。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中樹脂具有兩個或更多個極性基。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的抗蝕圖增厚材料，其中極性基從下面這些中選擇羥基、氨基、磺?；Ⅳ然?、羰基，以及它們的衍生物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中交聯(lián)劑至少是選自三聚氰胺衍生物、尿素衍生物、uril衍生物中的一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任何一個的抗蝕圖增厚材料，進一步包括表面活化劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任何一個的抗蝕圖增厚材料，其中表面活化劑是至少選自下面這些中的一種非離子表面活化劑、陽離子表面活化劑、陰離子表面活化劑和兩性電解質(zhì)表面活化劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的抗蝕圖增厚材料，其中非離子表面活化劑至少選自下面這些聚氧乙烯烷-氧乙烯烷濃縮化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物、烷氧基化表面活化劑、脂肪酸酯表面活化劑、酰胺表面活化劑、乙醇表面活化劑、乙二胺表面活化劑；陽離子表面活化劑至少選擇下面這些堿陽離子表面活化劑、酰胺型四元陽離子表面活化劑和酯型四元陽離子表面活化劑；兩性電解質(zhì)表面活化劑至少選自下面這些氧化胺表面活化劑和甜菜堿表面活化劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任何一個的抗蝕圖增厚材料，進一步包含有機溶劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的抗蝕圖增厚材料，其中有機溶劑至少是選自酒精溶劑、鏈酯溶劑、環(huán)酯溶劑、酮溶劑、鏈醚溶劑、環(huán)醚溶劑中的一種。
23.一種抗蝕圖，其特征在于該抗蝕圖在要增厚的抗蝕圖上具有表面層，在相同條件下腐蝕速率(nm/s)之比(要增厚的抗蝕圖/表面層)為1.1或更大；腐蝕速率(nm/s)之比(要增厚的抗蝕圖/表面層)為要增厚的抗蝕圖與表面層的腐蝕速率(nm/s)之比。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的抗蝕圖，其中表面層含有具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的抗蝕圖，其中具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物的含量從表面層向內(nèi)部遞減。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任何一個的抗蝕圖，其中在形成要增厚的抗蝕圖之后，在要增厚的抗蝕圖的表面涂覆根據(jù)權(quán)利要求1至22中任何一個的抗蝕圖增厚材料，來覆蓋要增厚的抗蝕圖的表面。
27.一種形成抗蝕圖的工藝，其特征在于該形成抗蝕圖的工藝包括在形成要增厚的抗蝕圖之后，涂覆抗蝕圖增厚材料以覆蓋要增厚的抗蝕圖表面的步驟，其中抗蝕圖增厚材料根據(jù)權(quán)利要求1至22中任何一個。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的形成抗蝕圖的工藝，其中抗蝕圖增厚材料的顯影在涂覆抗蝕圖增厚材料之后進行。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的形成抗蝕圖的工藝，其中顯影用去離子水來進行。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至29中任何一個的工藝，其中抗蝕圖具有提供在要增厚的抗蝕圖上的表面層，在相同條件下腐蝕速率(nm/s)之比(要增厚的抗蝕圖/表面層)為1.1或更大；腐蝕速率(nm/s)之比(要增厚的抗蝕圖/表面層)為要增厚的抗蝕圖與表面層的腐蝕速率(nm/s)之比。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的形成抗蝕圖的工藝，其中表面層至少含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物二者之一。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31的形成抗蝕圖的工藝，其中環(huán)狀結(jié)構(gòu)和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物二者中的一個的含量從表面層向內(nèi)部遞減。
33.半導(dǎo)體器件，其特征在于該半導(dǎo)體器件具有由根據(jù)權(quán)利要求23至26中任何一個的抗蝕圖所形成的圖形。
34.一種制造半導(dǎo)體器件的工藝，其特征在于該制造半導(dǎo)體器件的工藝包括下面這些步驟形成抗蝕圖，在底層之上形成要增厚的抗蝕圖之后，通過涂覆根據(jù)權(quán)利要求1至22中任何一個的抗蝕圖增厚材料來覆蓋要增厚的抗蝕圖表面來增厚該要增厚的抗蝕圖以形成抗蝕圖；以及對底層進行構(gòu)圖，利用在形成抗蝕圖步驟中所形成的增厚了的抗蝕圖作為掩模進行腐蝕。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的制造半導(dǎo)體器件的工藝，其中抗蝕圖由ArF抗蝕劑形成。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的制造半導(dǎo)體器件的工藝，其中ArF抗蝕劑為至少選自下面這些中的一種具有脂環(huán)基側(cè)鏈的丙稀抗蝕劑、環(huán)烯-順丁烯二酸酐抗蝕劑，以及環(huán)烯抗蝕劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求34至36中任何一個的半導(dǎo)體器件制造工藝，進一步包括在形成抗蝕圖步驟之前，在要增厚的抗蝕圖的表面涂覆非離子表面活化劑的步驟；其中非離子表面活化劑至少是選自聚氧乙烯烷-氧乙烯烷濃縮化合物、聚乙二醇烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨聚糖脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化合物、酚乙氧基化合物中的一種類型。
全文摘要
抗蝕圖增厚材料含有樹脂、交聯(lián)劑和具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物或部分具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的樹脂?？刮g圖包括在要增厚的抗蝕圖上的表面層，在相同條件下，要增厚的抗蝕圖與表面層的腐蝕率(nm/s)之比(要增厚的抗蝕圖/表面層)為1.1或更大，或包括在要增厚的抗蝕圖上的表面層。形成抗蝕圖的工藝包括在形成要增厚的抗蝕圖之后在表面涂覆抗蝕圖增厚材料。半導(dǎo)體器件包括由抗蝕圖形成的圖形。半導(dǎo)體器件的制造工藝包括在底層上形成要增厚的抗蝕圖之后，在圖形的表面涂覆增厚材料來增厚，并通過采用圖形作為掩模進行腐蝕以構(gòu)圖底層。
文檔編號G03F7/40GK1421744SQ02152770
公開日2003年6月4日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者小澤美和, 野崎耕司, 並木崇久, 今純一, 矢野映 申請人:富士通株式會社